发动机曲轴性能仿真分析与失效机理研究开题报告

1. 研究目的与意义

曲轴是发动机重要组成部分之一。

曲轴在复杂的气体压力和往复及旋转运动引起的惯性力作用下工作，使曲轴发生既弯曲又扭曲的复合运动状态，从而产生严重的疲劳应力导致其疲劳失效。

曲轴的破坏事故可能引起发动机其它零件的严重损坏。

2. 国内外研究现状分析

目前车用发动机曲轴材质主要有球墨铸铁和钢两类。

由于球墨铸铁曲轴成本只有调质钢曲轴 成本的1/3左右,且球墨铸铁的切削性能良好,可获得较理想结构形状, 并且和钢质曲轴一样可以进行各种热处理和表面强化处理来提高曲轴的抗疲劳强度、硬度和耐磨性。

所以球墨铸铁曲轴在国内外得到了广泛应用。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：介绍发动机活塞可靠性的研究现状和发展趋势。

然后用catia软件对某型汽车发动机曲轴进行几何建模，在此基础上，用ansys软件对该型汽车发动机曲轴建立有限元模型并进行静力学分析和动力学分析。

最后，根据发动机曲轴有限元分析所得应力和应变分布情况，分析该型发动机曲轴可能的失效模式和失效部位，并对其可靠性进行校核。

4. 研究创新点

借助功能强大的CAD/CAE集成技术，以CAD/CAE集成技术为核心的仿真驱动设计技术的应用使得汽车制造中新品开发周期大为缩短，同时也使得以往设计和实际使用中的一些经验性的知识可以以量化的形式出现，不但使得产品的开发研究效率更高，还大大提高了零部件的可靠性。

本设计采用三维设计软件对某型发动机曲轴进行三维建模，然后对该型发动机曲轴进行有限元分析，得到该型发动机曲轴在复杂工况下的应力和应变分布情况，从而为分析该型发动机曲轴的失效模式和失效机理提供参考。